import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/**
 * 解数独
 *
 * 编写一个程序，通过填充空格来解决数独问题。
 *
 * 数独的解法需 遵循如下规则：
 *
 *     数字 1-9 在每一行只能出现一次。
 *     数字 1-9 在每一列只能出现一次。
 *     数字 1-9 在每一个以粗实线分隔的 3x3 宫内只能出现一次。（请参考示例图）
 *
 * 数独部分空格内已填入了数字，空白格用 '.' 表示。
 *
 * 输入：board = [["5","3",".",".","7",".",".",".","."],
 * ["6",".",".","1","9","5",".",".","."],[".","9","8",".",".",".",".","6","."],
 * ["8",".",".",".","6",".",".",".","3"],["4",".",".","8",".","3",".",".","1"],
 * ["7",".",".",".","2",".",".",".","6"],[".","6",".",".",".",".","2","8","."],
 * [".",".",".","4","1","9",".",".","5"],[".",".",".",".","8",".",".","7","9"]]
 * 输出：[["5","3","4","6","7","8","9","1","2"],
 * ["6","7","2","1","9","5","3","4","8"],["1","9","8","3","4","2","5","6","7"],
 * ["8","5","9","7","6","1","4","2","3"],["4","2","6","8","5","3","7","9","1"],
 * ["7","1","3","9","2","4","8","5","6"],["9","6","1","5","3","7","2","8","4"],
 * ["2","8","7","4","1","9","6","3","5"],["3","4","5","2","8","6","1","7","9"]]
 *
 */


public class Num37 {
    private static boolean[][] line = new boolean[9][9];
    private static boolean[][] column = new boolean[9][9];
    private static boolean[][][] block = new boolean[3][3][9];
    private static boolean valid = false;
    private static List<int[]> spaces = new ArrayList<int[]>();


    public static void main(String[] args) {
        char[][] board = new char[][]{
                {'5', '3', '.', '.', '7', '.', '.', '.', '.'},
                {'6', '.', '.', '1', '9', '5', '.', '.', '.'},
                {'.', '9', '8', '.', '.', '.', '.', '6', '.'},
                {'8', '.', '.', '.', '6', '.', '.', '.', '3'},
                {'4', '.', '.', '8', '.', '3', '.', '.', '1'},
                {'7', '.', '.', '.', '2', '.', '.', '.', '6'},
                {'.', '6', '.', '.', '.', '.', '2', '8', '.'},
                {'.', '.', '.', '4', '1', '9', '.', '.', '5'},
                {'.', '.', '.', '.', '8', '.', '.', '7', '9'}};
        solveSudoku(board);
        showBoard(board);
    }


    public static void solveSudoku(char[][] board) {

        for (int i = 0; i < 9; ++i) {
            for (int j = 0; j < 9; ++j) {
                if (board[i][j] == '.') {
                    spaces.add(new int[]{i, j});
                } else {
                    //通知对应的行、列、宫，对应位置存在值
                    int digit = board[i][j] - '0' - 1;
                    line[i][digit] = column[j][digit] = block[i / 3][j / 3][digit] = true;
                }
            }
        }

        dfs(board, 0);

    }

    private static void dfs(char[][] board, int pos) {
        if (pos == spaces.size()) {
            valid = true;
            return;
        }

        int[] space = spaces.get(pos);
        int i = space[0], j = space[1];
        for (int digit = 0; digit < 9 && !valid; ++digit) {
            if (!line[i][digit] && !column[j][digit] && !block[i / 3][j / 3][digit]) {
                line[i][digit] = column[j][digit] = block[i / 3][j / 3][digit] = true;
                board[i][j] = (char) (digit + '0' + 1);
                dfs(board, pos + 1);
                line[i][digit] = column[j][digit] = block[i / 3][j / 3][digit] = false;
            }
        }
    }

    private static void showBoard(char[][] board) {
        System.out.print("[");
        for (int i = 0; i < board.length; i++) {
            System.out.print("[");
            for (int j = 0; j < board[i].length; j++) {
                System.out.print("\""+board[i][j]+"\"");
                if (j != board[i].length - 1) {
                    System.out.print(",");
                }
            }
            System.out.print("]");
            if (i != board.length - 1) {
                System.out.print(",");
            }
        }
        System.out.print("]");
    }
}
